论文部分内容阅读
【摘要】在进行高层建筑电气低压配电设计的时候，需要结合相应的技术规范与设计要求，严格遵循最优化与经济性的设计原则进行设计，综合考量高层建筑的建筑类型、使用类型与实际用电需求，在满足高层建筑用电需求的同时，也要保证低压配电系统的安全性与可靠性。
【关键词】高层建筑；电气；低压配电
1、高层建筑中进行配电系统设计原则
1.1优化设计的原则
优化原则是指在安全性能的得到保证的情况下，最大限度的经济性、合理性、协调性、可行性等方面的最优化，在低压配电系统的设计过程中应充分考虑资金问题和节能问题。首先，应根据建筑物的建构特性合理布置配电系统的位置和结构，在电源负荷的设置中，应适当比建筑物所需最大负荷高一点，以便于日后建筑物投入使用有特殊要求时再进行扩容，还要配置备用电源以应对电源发生意外的情况。设计配电线路时，应充分考虑线路之间的绝缘问题，在各线路之间预留好充分的距离以保证配电系统的安全性，还要在配电系统上设置防雷击设备，以减小自然因素对配电系统的威胁。另外在设计配电系统时要对其进行反复验证，以免实际施工时出现问题导致更大的经济损失。
1.2合理高效的原则
对于高层建筑来说，由于设计的复杂性，以及实际环境的特殊性，在这个低压配电的实际应用过程中，会产生各种类型的电能损耗，一方面会产生大量的费用支出，另一方面随着电能损耗的增加也会诱发一些潜在的安全事故。因此，在高层建筑电气中的低压配电设计应当尽可能的降低各种电能的损耗，在实际的损耗中，可以说是包括了直接的损耗和间接的损耗，不论是直接还是间接所产生的电能损耗都是比较高的。
2、高层建筑电气中的低压配电设计路径
2.1低压配电设施设计
高层建筑电气系统中的低压配电系统，是由低压与高压配电线路、配电变压器等相关控制保护装置共同组成的。对于高层建筑来说，由于楼层高、电力用户多、电能耗能高等原因，需要以低压配电系统来满足高层建筑安全用电的需要。在这个过程中，需要进行科学合理的低压配电设施设计。在确定电源负荷的时候，需要充分考虑该高层建筑的实际用电需要，考虑高层建筑的建筑形式是商业建筑还是民用建筑。通常来说，可以将高层建筑的电源负荷划分为一级与二级负荷，在进行电力供应系统设计时，通常使用源于不同变电所的两路独立电源。出于应对突发电力情况的需要，高层建筑还应当搭配备用电源或者发电设备，如柴油发电机等，根据高层建筑的电力能源实际需求，选定合适的、超过一级电源负荷容量的发电设备。此外，高层建筑还需要对消防设备的电力系统进行合理设计，包括消防水泵、消防风机、消防电梯等，在进行施工的过程中加以合理规划与科学配置。
2.2低压配电电能设计
低压配电系统的电能设计，应当根据高层建筑的电能负荷等级选择不同计算方式，如负荷密度法等。通常来说，如果高层建筑的建筑类型为民用建筑，其用电性质为生活用电，则通常按照负荷密度法进行电能计算，以平方千米作为计算单位，根据使用功能进行区域划分，并根据其历史分区电能负荷密度确定不同分区的电能特点，确定电能负荷密度值。低压配电设计的过程中，通常将最大负荷设置为30min，引用电力能源消耗量与无功功率补偿作为重要的计算依据。负荷密度法的应用较为简单，能够实现配电负荷计算与变电负荷计算。在实际的低压配电系统设计中，根据电能负荷计算结果，来确定供电设备。在具体应用时，应当注重电能分配的合理性，如用作居住功能的高层民用建筑，可以以一户一表的方式进行电能分配，并将电能计量设备统一安装在一个位置集中计量，由线缆进行连接。
2.3低压配电安全设计
2.3.1低压配电IT系统
IT系统在进行工地电力供应时拥有极大的优越性，首先，其能够给予工地以强大且持续的电力，其次，其能够保证工地供电的安全性，既能夠保证工友的安全，而且对于一些供电时间较长和供电要求较高的场所，低压配电IT系统可以有成效的保证供电的稳定性，保障用电场所的稳定生产和有效营业，这些优点也就致使大多数企业的电力供应系统都采用了低压配电IT系统。而低压配电IT系统也是相对的对某些区域进行设置，比如其保护区域主要为经过带电阻、电抗或者阻抗的电源端口，以及外漏的用电设备的导电部分。而针对低压配电IT系统的电源端口带电区域就可以不进行接地设置。
2.3.2低压配电TT系统
在建筑电气系统应用低压配电TT系统设计时，在对接地保护上是存在选择性的。在实践过程中，若采用的方式为低压运行的方式，那么电力系统中的中性线N与通电系统PE，两者联合。同时，PE在实践过程中，若不存在通电的可能时，电气的运作状况并不会因此而受到打扰。针对电气设备少，电容量较低，用电要求低的地区时，建筑电气设计中低压配电系统中TN系统的广泛应用范围。但是，就实际而言，城市的一些低压线路供电也会使用低压配电TT系统进行电力供应，同时，对于某些使用低压配电TT系统的用电系统，供电部门也会对其进行相关规定。
2.3.3低压配电TN系统
不仅仅TT系统可以供电应用，与此同时，TN系统同样可以作为低压配电系统进行供电应用，但是TN系统工作需要一定的条件，首先我们需要准备一根保护线，然后利用保护线连接所有的电气设备，同时，中性点也应该在这条保护线上出现。同时需要连接的还有配电系统的各个中性点之间。TN-C，TN-S以及TNC-S均为TN系供电系统的模式之一。这些模式的设置依据，主要是指低配电系统的要求下开展的，在设计过程中，确定一定连接方式时，则需要在电网线路的导线截面要求大小下进行选择，同时，在实践过程中，为了能够减少整体线路出现影响，需要选择正确的接线方式进行操作。在实践过程中，TN-C，TN-S和TN-C-S这三者模式优点缺点并存，比如三相四线加PE线的接地系统即为TN-S模式，其实际应用场合主要为数据处理和精密电子仪器或者易燃易爆炸场合，而TN-C即为单独的三相四线模式，虽然其存在一定的局限性，但是其设计方案在生活中非常易于实现。除此之外，对于工矿企业而言，TN-CS就是最佳选择了。
结语：
随着经济社会的发展，各种类型的高层建筑不断出现，电气中低压配电设计的重要性进一步凸显，在充分认识了低压配电设计的基本原则、内容体现等之后，就必须要严格的按照相关的设计要求进行，只有这样，才能保证低压配电设计的科学性与合理性。
参考文献：
[1]马泽民.高层建筑电气中的低压配电设计分析[J].高层建筑，2017（20）.
[2]赵卫东.当前高层建筑低压配电设计中存在的问题及不足[J].低压配电，2017（01）.
作者简介：
张俊杰，华诚博远工程技术集团有限公司天津分公司，天津。
【关键词】高层建筑；电气；低压配电
1、高层建筑中进行配电系统设计原则
1.1优化设计的原则
优化原则是指在安全性能的得到保证的情况下，最大限度的经济性、合理性、协调性、可行性等方面的最优化，在低压配电系统的设计过程中应充分考虑资金问题和节能问题。首先，应根据建筑物的建构特性合理布置配电系统的位置和结构，在电源负荷的设置中，应适当比建筑物所需最大负荷高一点，以便于日后建筑物投入使用有特殊要求时再进行扩容，还要配置备用电源以应对电源发生意外的情况。设计配电线路时，应充分考虑线路之间的绝缘问题，在各线路之间预留好充分的距离以保证配电系统的安全性，还要在配电系统上设置防雷击设备，以减小自然因素对配电系统的威胁。另外在设计配电系统时要对其进行反复验证，以免实际施工时出现问题导致更大的经济损失。
1.2合理高效的原则
对于高层建筑来说，由于设计的复杂性，以及实际环境的特殊性，在这个低压配电的实际应用过程中，会产生各种类型的电能损耗，一方面会产生大量的费用支出，另一方面随着电能损耗的增加也会诱发一些潜在的安全事故。因此，在高层建筑电气中的低压配电设计应当尽可能的降低各种电能的损耗，在实际的损耗中，可以说是包括了直接的损耗和间接的损耗，不论是直接还是间接所产生的电能损耗都是比较高的。
2、高层建筑电气中的低压配电设计路径
2.1低压配电设施设计
高层建筑电气系统中的低压配电系统，是由低压与高压配电线路、配电变压器等相关控制保护装置共同组成的。对于高层建筑来说，由于楼层高、电力用户多、电能耗能高等原因，需要以低压配电系统来满足高层建筑安全用电的需要。在这个过程中，需要进行科学合理的低压配电设施设计。在确定电源负荷的时候，需要充分考虑该高层建筑的实际用电需要，考虑高层建筑的建筑形式是商业建筑还是民用建筑。通常来说，可以将高层建筑的电源负荷划分为一级与二级负荷，在进行电力供应系统设计时，通常使用源于不同变电所的两路独立电源。出于应对突发电力情况的需要，高层建筑还应当搭配备用电源或者发电设备，如柴油发电机等，根据高层建筑的电力能源实际需求，选定合适的、超过一级电源负荷容量的发电设备。此外，高层建筑还需要对消防设备的电力系统进行合理设计，包括消防水泵、消防风机、消防电梯等，在进行施工的过程中加以合理规划与科学配置。
2.2低压配电电能设计
低压配电系统的电能设计，应当根据高层建筑的电能负荷等级选择不同计算方式，如负荷密度法等。通常来说，如果高层建筑的建筑类型为民用建筑，其用电性质为生活用电，则通常按照负荷密度法进行电能计算，以平方千米作为计算单位，根据使用功能进行区域划分，并根据其历史分区电能负荷密度确定不同分区的电能特点，确定电能负荷密度值。低压配电设计的过程中，通常将最大负荷设置为30min，引用电力能源消耗量与无功功率补偿作为重要的计算依据。负荷密度法的应用较为简单，能够实现配电负荷计算与变电负荷计算。在实际的低压配电系统设计中，根据电能负荷计算结果，来确定供电设备。在具体应用时，应当注重电能分配的合理性，如用作居住功能的高层民用建筑，可以以一户一表的方式进行电能分配，并将电能计量设备统一安装在一个位置集中计量，由线缆进行连接。
2.3低压配电安全设计
2.3.1低压配电IT系统
IT系统在进行工地电力供应时拥有极大的优越性，首先，其能够给予工地以强大且持续的电力，其次，其能够保证工地供电的安全性，既能夠保证工友的安全，而且对于一些供电时间较长和供电要求较高的场所，低压配电IT系统可以有成效的保证供电的稳定性，保障用电场所的稳定生产和有效营业，这些优点也就致使大多数企业的电力供应系统都采用了低压配电IT系统。而低压配电IT系统也是相对的对某些区域进行设置，比如其保护区域主要为经过带电阻、电抗或者阻抗的电源端口，以及外漏的用电设备的导电部分。而针对低压配电IT系统的电源端口带电区域就可以不进行接地设置。
2.3.2低压配电TT系统
在建筑电气系统应用低压配电TT系统设计时，在对接地保护上是存在选择性的。在实践过程中，若采用的方式为低压运行的方式，那么电力系统中的中性线N与通电系统PE，两者联合。同时，PE在实践过程中，若不存在通电的可能时，电气的运作状况并不会因此而受到打扰。针对电气设备少，电容量较低，用电要求低的地区时，建筑电气设计中低压配电系统中TN系统的广泛应用范围。但是，就实际而言，城市的一些低压线路供电也会使用低压配电TT系统进行电力供应，同时，对于某些使用低压配电TT系统的用电系统，供电部门也会对其进行相关规定。
2.3.3低压配电TN系统
不仅仅TT系统可以供电应用，与此同时，TN系统同样可以作为低压配电系统进行供电应用，但是TN系统工作需要一定的条件，首先我们需要准备一根保护线，然后利用保护线连接所有的电气设备，同时，中性点也应该在这条保护线上出现。同时需要连接的还有配电系统的各个中性点之间。TN-C，TN-S以及TNC-S均为TN系供电系统的模式之一。这些模式的设置依据，主要是指低配电系统的要求下开展的，在设计过程中，确定一定连接方式时，则需要在电网线路的导线截面要求大小下进行选择，同时，在实践过程中，为了能够减少整体线路出现影响，需要选择正确的接线方式进行操作。在实践过程中，TN-C，TN-S和TN-C-S这三者模式优点缺点并存，比如三相四线加PE线的接地系统即为TN-S模式，其实际应用场合主要为数据处理和精密电子仪器或者易燃易爆炸场合，而TN-C即为单独的三相四线模式，虽然其存在一定的局限性，但是其设计方案在生活中非常易于实现。除此之外，对于工矿企业而言，TN-CS就是最佳选择了。
结语：
随着经济社会的发展，各种类型的高层建筑不断出现，电气中低压配电设计的重要性进一步凸显，在充分认识了低压配电设计的基本原则、内容体现等之后，就必须要严格的按照相关的设计要求进行，只有这样，才能保证低压配电设计的科学性与合理性。
参考文献：
[1]马泽民.高层建筑电气中的低压配电设计分析[J].高层建筑，2017（20）.
[2]赵卫东.当前高层建筑低压配电设计中存在的问题及不足[J].低压配电，2017（01）.
作者简介：
张俊杰，华诚博远工程技术集团有限公司天津分公司，天津。